課程設(shè)計(jì)--油田套管氣回收專用壓縮機(jī)設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書ZW-0.55/1-15型油田套管氣回收專用壓縮機(jī)設(shè)計(jì)安徽理工大學(xué) 過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)2012economicsaust2012/6/26目錄1引 言- 3 -1.1壓縮機(jī)設(shè)計(jì)的意義- 3 -1.2活塞壓縮機(jī)的工作原理- 3 -1.3活塞壓縮機(jī)的分類- 4 -1.4壓縮機(jī)的發(fā)展前景- 4 -1.5壓縮機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明- 5 -2已知的參數(shù)和壓縮機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的選取- 6 -3熱力計(jì)算- 6 -3.1活塞式壓縮機(jī)級(jí)的確定- 6 -3.2. 壓力比的分配- 7 -3.3.初步確定各級(jí)名義壓力- 7 -3.4.各級(jí)的排氣溫度- 7 -3.5.確定各級(jí)容積效率- 8 -3.6

2、.確定析水系數(shù)- 8 -3.7.確定各級(jí)行程容積- 9 -3.8.確定各級(jí)氣缸直徑，行程和實(shí)際行程容積- 9 -3.9.計(jì)算活塞力- 10 -3.10.計(jì)算軸功率并選配電機(jī)- 11 -4壓縮機(jī)動(dòng)力計(jì)算- 12 -4.1.已知條件和數(shù)據(jù)- 12 -4.2壓縮機(jī)各級(jí)汽缸氣體力指示圖- 12 -4.3.作圖法繪制綜合活塞力圖- 13 -4.4.切向力圖- 17 -5.壓縮機(jī)零部件設(shè)計(jì)- 21 -5.1曲軸設(shè)計(jì)- 21 -5.2連桿的計(jì)算步驟- 23 -5.1.1 主要尺寸計(jì)算- 23 -6連桿加工工藝規(guī)程- 28 -1 引 言壓縮機(jī)是用來(lái)提高氣體壓力和輸送氣體的機(jī)械，屬于將原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w壓

3、力能的工作機(jī)。它的種類多、用途廣，有“通用機(jī)械”之稱。1.1 壓縮機(jī)設(shè)計(jì)的意義在石化領(lǐng)域8，往復(fù)式壓縮機(jī)主要是向大容量、高壓力、低噪聲、高效率、高可靠性等方向發(fā)展；不斷開發(fā)變工況條件下運(yùn)行的新型氣閥，提高氣閥壽命；在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上，應(yīng)用熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)理論，通過(guò)綜合模擬預(yù)測(cè)壓縮機(jī)在實(shí)際工況下的性能；強(qiáng)化壓縮機(jī)的機(jī)電一體化，采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化節(jié)能運(yùn)行和聯(lián)機(jī)運(yùn)行； 在動(dòng)力領(lǐng)域，活塞式壓縮機(jī)目前占有主要市場(chǎng)。但隨著人們對(duì)使用環(huán)境及能耗、環(huán)保等方面要求的提高，螺桿和渦旋空氣壓縮機(jī)開始占有一定的市場(chǎng)； 在制冷空調(diào)領(lǐng)域，往復(fù)式制冷壓縮機(jī)作為一種傳統(tǒng)的制冷壓縮機(jī)，適用于制冷量較廣范圍內(nèi)的制冷系統(tǒng)。雖然目

4、前它的應(yīng)用還比較廣泛，但市場(chǎng)份額正逐漸減小。1.2 活塞壓縮機(jī)的工作原理活塞式壓縮機(jī)包括：構(gòu)架包括含有放電室和冷卻室的缸蓋。冷卻室是鄰近放電室并包圍著放電室。構(gòu)架還包括了一個(gè)吸入室，壓縮室和一個(gè)曲柄室。冷卻室是孤立于吸入室。氣體是從構(gòu)架外面進(jìn)入吸入室。可旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)軸支持整個(gè)構(gòu)架。凸輪安置在曲柄室內(nèi)?；钊峭ㄟ^(guò)凸輪連接到旋轉(zhuǎn)軸。旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為活塞的往復(fù)。密封構(gòu)件切斷冷卻室和外部的溝通，使得壓縮機(jī)氣缸蓋密封。通過(guò)引入一個(gè)互連的冷卻室和曲柄室。當(dāng)曲軸被電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)連桿使活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在汽缸頂部外圈裝有環(huán)形吸氣閥片，頂部中央則裝有環(huán)形排氣閥片，閥片上均設(shè)有氣閥彈簧。汽缸內(nèi)的活塞由上

5、向下移動(dòng)時(shí)，缸內(nèi)容積增大，壓力下降，于是吸氣管中壓力為P1的空氣便頂開吸入閥進(jìn)入缸內(nèi)，直到行程的下死點(diǎn)為止，這樣便完成了一個(gè)吸入過(guò)程。當(dāng)活塞從下死點(diǎn)向上回行時(shí)，被吸入的氣體受到壓縮，壓力因而升高，吸氣閥片在缸內(nèi)氣體壓力和彈簧的作用下迅速關(guān)閉，活塞繼續(xù)上行，缸內(nèi)容積不斷減小，壓力升高，當(dāng)缸內(nèi)壓力升到P2時(shí)，氣體便頂開排氣閥進(jìn)入排氣管路，活塞繼續(xù)上行，直到上死點(diǎn)。當(dāng)活塞由上死點(diǎn)向下死點(diǎn)回行時(shí)，排氣閥在彈簧和排氣管中壓力的作用下關(guān)閉，壓縮機(jī)又開始下一個(gè)吸氣過(guò)程。如此周而復(fù)始，完成循環(huán)。1.3 活塞壓縮機(jī)的分類 往復(fù)壓縮機(jī)分類方法很多7：1、按在活塞的一側(cè)或兩側(cè)吸、排氣體，可分為單動(dòng)和雙動(dòng)往復(fù)壓縮機(jī)；

6、2、按氣體壓縮次數(shù)可分為單極、雙極和多級(jí)壓縮機(jī)；3、按壓縮機(jī)所產(chǎn)生的最終壓力可分為低壓、中壓和高壓壓縮機(jī)；4、按排氣量可以分為小型、中性和大型壓縮機(jī)；5、按壓縮氣體的種類可分為：空氣壓縮機(jī)、氨壓縮機(jī)、氫壓縮機(jī)等。1.4 壓縮機(jī)的發(fā)展前景隨著近幾年經(jīng)濟(jì)的飛躍發(fā)展，行業(yè)集中度有所提高，供貨進(jìn)一步向大企業(yè)集中，氣體壓縮機(jī)產(chǎn)業(yè)向布局逐步合理的新局面發(fā)展。通過(guò)經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略性重組的推進(jìn)，不少劣質(zhì)企業(yè)退出，優(yōu)秀企業(yè)已找準(zhǔn)定位，突出主業(yè)，不斷做大做強(qiáng)，達(dá)到強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，承擔(dān)起國(guó)家重大技術(shù)裝備項(xiàng)目。在相關(guān)政策方面，為應(yīng)對(duì)全球性金融危機(jī)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的影響，早在09年年初，國(guó)家已經(jīng)制定了一系列的刺激經(jīng)濟(jì)方案，重點(diǎn)調(diào)整振興包括

7、石化、冶金等氣體壓縮機(jī)的下游產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的十大產(chǎn)業(yè)。這些措施對(duì)氣體壓縮機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了積極的影響，這也是2009年下半年壓縮機(jī)行業(yè)經(jīng)濟(jì)逐漸利好的主要原因。在開拓國(guó)際市場(chǎng)方面，壓縮機(jī)行業(yè)應(yīng)積極而謹(jǐn)慎地探索自己的國(guó)際化道路。目前，壓縮機(jī)行業(yè)國(guó)際化步伐緩慢，尤其是在2009年一整年中，壓縮機(jī)出口形勢(shì)都不容樂(lè)觀，這主要表現(xiàn)在國(guó)內(nèi)壓縮機(jī)行業(yè)技術(shù)發(fā)展水平與國(guó)外同類企業(yè)存在一定差距，尤其是目前還沒(méi)有形成真正意義上的具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的大型國(guó)際企業(yè)集團(tuán)。未來(lái)三年，我國(guó)石油、化工、冶金、船舶、環(huán)保、清潔能源等行業(yè)將進(jìn)一步發(fā)展，壓縮機(jī)市場(chǎng)需求前景依然看好。如大推力往復(fù)式壓縮機(jī)、工藝螺桿壓縮機(jī)、大排量無(wú)油壓縮機(jī)、高壓大排

8、量壓縮機(jī)、機(jī)車配套壓縮機(jī)、低噪聲船用壓縮機(jī)等。2010年，是壓縮機(jī)行業(yè)發(fā)展的新起點(diǎn)，預(yù)計(jì)行業(yè)未來(lái)呈現(xiàn)出新的發(fā)展態(tài)勢(shì)。首先是結(jié)構(gòu)調(diào)整將有重大突破。當(dāng)前我國(guó)壓縮機(jī)行業(yè)存在一系列深層次的結(jié)構(gòu)性矛盾，包括總體產(chǎn)能過(guò)剩，低水平產(chǎn)能比重過(guò)大；企業(yè)規(guī)模小而且分散，產(chǎn)業(yè)集中度低；生產(chǎn)力布局不合理現(xiàn)象依然存在；企業(yè)節(jié)能減排的任務(wù)重；科技創(chuàng)新能力不強(qiáng)；資源控制力不強(qiáng)，保障體系建設(shè)滯后等。這些深層次的結(jié)構(gòu)性矛盾，決定了2010年壓縮機(jī)行業(yè)必須下大力量，突出抓好結(jié)構(gòu)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，認(rèn)真解決影響壓縮機(jī)行業(yè)發(fā)展的重大問(wèn)題。第二，行業(yè)內(nèi)要大力推動(dòng)共性技術(shù)研究開發(fā)，掌握核心技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。當(dāng)前，壓縮機(jī)行業(yè)共

9、性技術(shù)的科研經(jīng)費(fèi)投入不足，研究開發(fā)力量薄弱。2010年，各企業(yè)應(yīng)加大在我國(guó)重點(diǎn)培育自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)裝備研發(fā)力量?？梢杂杏?jì)劃、有步驟地加強(qiáng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家工程技術(shù)研究中心、行業(yè)科研院所等共性技術(shù)研究開發(fā)平臺(tái)的建設(shè)，重點(diǎn)支持原創(chuàng)性技術(shù)、共性技術(shù)及戰(zhàn)略性關(guān)鍵技術(shù)的研究開發(fā)，并培養(yǎng)一支既精通基礎(chǔ)技術(shù)又熟悉行業(yè)技術(shù)的高科技人才隊(duì)伍，努力掌握核心技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)和重要產(chǎn)品的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。第三，進(jìn)入加快發(fā)展制造服務(wù)業(yè)階段。當(dāng)前，壓縮機(jī)行業(yè)存在一些不利于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的缺陷，如缺少高端技術(shù)，企業(yè)規(guī)模偏小等。面臨這些問(wèn)題和激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，壓縮機(jī)企業(yè)極需提高自身的核心競(jìng)爭(zhēng)力，轉(zhuǎn)變?cè)鲩L(zhǎng)方式。在制造過(guò)程中重視服務(wù)，從市

10、場(chǎng)調(diào)研、售后，直到產(chǎn)品報(bào)廢回收，努力為客戶提供以知識(shí)密集、附加值高為特征的服務(wù)項(xiàng)目，則是壓縮機(jī)企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵內(nèi)容?，F(xiàn)代服務(wù)業(yè)大部分是以人力資本和知識(shí)資本作為其主要投入，這對(duì)壓縮機(jī)企業(yè)在解決發(fā)展、升級(jí)問(wèn)題的同時(shí)，提升競(jìng)爭(zhēng)力也具有重要支撐作用。與國(guó)外往復(fù)式壓縮機(jī)技術(shù)水平相比，我國(guó)的主要差距為基礎(chǔ)理論研究差，產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)能力低，工藝裝備和實(shí)驗(yàn)手段后，產(chǎn)品技術(shù)起點(diǎn)低，規(guī)格品種、效率、制造質(zhì)量可靠性差。另外，技術(shù)含量高和特殊要求的產(chǎn)品還滿足不了國(guó)內(nèi)需求。1.5 壓縮機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明本說(shuō)明書包括活塞式壓縮機(jī)的總體設(shè)計(jì)，熱力、動(dòng)力計(jì)算，主機(jī)和輔助設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算，潤(rùn)滑，排氣量調(diào)節(jié)以及安裝調(diào)整等內(nèi)

11、容，還介紹了國(guó)內(nèi)已經(jīng)使用的各種活塞式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。此外，壓縮機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)所涉及的單位換算，常用數(shù)據(jù)、公式和材料，氣體特性圖表。由于本人的專業(yè)知識(shí)有限，本設(shè)計(jì)的誤差和缺點(diǎn)在所難免，希望老師批評(píng)指正，以期在以后加以充實(shí)完善。2 已知的參數(shù)和壓縮機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的選取套管氣的主要成分是甲烷，所以一些參數(shù)可按甲烷來(lái)查由ZW-0.55/1-15型可知，本次設(shè)計(jì)的是立式、無(wú)油潤(rùn)滑壓縮機(jī)。其已知參數(shù)為： 相對(duì)濕度 絕熱指數(shù) 第一級(jí)吸氣溫度s1=290k第二級(jí)吸氣溫度Ts2=300k額定排氣量額定進(jìn)氣壓額定排氣壓在進(jìn)行熱力計(jì)算前先要選定主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括轉(zhuǎn)速n和行程S。轉(zhuǎn)數(shù)和行程的選取對(duì)機(jī)器的尺寸、重量、制

12、造難易和成本有重大影響，并且還直接影響機(jī)器的效率、壽命和動(dòng)力性。本次設(shè)計(jì)中已知額定排氣量為1等于1，額定排氣壓為1.5MPa，根據(jù)郁永章活塞式壓縮機(jī)可知此壓縮機(jī)為微型中壓壓縮機(jī)。由活塞式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)可查得微型和小型壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)n=10003000轉(zhuǎn)/分，在次設(shè)計(jì)中取n=1440轉(zhuǎn)/分。在常壓進(jìn)氣時(shí)，一般當(dāng)轉(zhuǎn)數(shù)高于500轉(zhuǎn)/分時(shí)， 0.320.45 。3 熱力計(jì)算3.1活塞式壓縮機(jī)級(jí)的確定 由額定排氣壓力和額定進(jìn)氣壓力（均是表壓）可知其總壓力比為下表是目前所使用的從常壓進(jìn)氣的一些壓縮機(jī)的級(jí)數(shù)，這些壓縮機(jī)基本上具有較好的性能和較好的效率，可供設(shè)計(jì)選型參考。終壓（表壓）0.310.661.4153.6

13、401510080150級(jí)數(shù)1234567表3.1已知終壓為1.5MPa,根據(jù)表2.1可初步選定該壓縮機(jī)的級(jí)數(shù)Z=2.3.2. 壓力比的分配理論推導(dǎo)表明，對(duì)于理想氣體，各級(jí)回冷完全時(shí)，按等壓力比分配總壓力比，等溫指示效率最高。對(duì)于實(shí)際氣體，各級(jí)消耗相等時(shí)，等溫指示效率最高，故按各級(jí)功耗相等的原則分配壓力比。已知總壓力比，按等壓力比分配如下：一般第一級(jí)的壓力比取小一些以保證第一級(jí)有較高的容積系數(shù)，所以取3.6則2=4.173.3.初步確定各級(jí)名義壓力 由第一級(jí)進(jìn)氣壓力和壓力比可求得第一級(jí)排氣壓力：即=0.13.6=0.36第一級(jí)排氣壓力即是第二級(jí)的吸氣壓力，具體如下表：級(jí)次I吸氣壓力/MPa0.

14、10.36排氣壓力/MPa0.361.5壓力比3.64.17表3.23.4.各級(jí)的排氣溫度取壓縮過(guò)程指數(shù)n = 1.1 3.5.確定各級(jí)容積效率確定各級(jí)容積系數(shù) 取各級(jí)相對(duì)余隙容積和膨脹指數(shù)如下。 得選取壓力系數(shù) 選取溫度系數(shù) 選取泄露系數(shù) A確定容積效率于是可得：3.6.確定析水系數(shù)第一級(jí)無(wú)水析出，故。而各級(jí)進(jìn)口溫度下的飽和蒸汽壓Psa 查文獻(xiàn)得 3.7.確定各級(jí)行程容積3.8.確定各級(jí)氣缸直徑，行程和實(shí)際行程容積已知轉(zhuǎn)速n=1440轉(zhuǎn)/分，取行程S=100mm,得活塞的平均速度取活塞桿直徑d=30mm,得第一級(jí)氣缸直徑根據(jù)氣缸直徑標(biāo)準(zhǔn)，圓整為90mm實(shí)際行程容積為：活塞有效面積為：同理，可

15、得第二級(jí)氣缸的直徑：根據(jù)氣缸直徑標(biāo)準(zhǔn)，圓整為60mm。實(shí)際行程容積為：活塞有效面積為：考慮到圓整值與計(jì)算值之間的差值，這里采用維持壓力比不變，調(diào)整相對(duì)余隙容積的方法，利用下式計(jì)算容積系數(shù)： 而于是得新的容積系數(shù)： 再通過(guò)下式計(jì)算新的相對(duì)余隙：結(jié)果得： 3.9.計(jì)算活塞力計(jì)算實(shí)際吸排氣壓力，各級(jí)進(jìn)、排氣相對(duì)壓力損失取值，各級(jí)進(jìn)、排氣壓力和實(shí)際壓力比。第一級(jí)吸氣壓力 排氣壓力，查相關(guān)資料和圖表選取第一級(jí)進(jìn)氣壓力損失和排氣壓力損失分別為 則實(shí)際壓力及壓力比為：第二級(jí)吸氣壓力 排氣壓力查相關(guān)資料和圖表選取進(jìn)氣壓力損失和排氣壓力損失分別為 則實(shí)際壓力及壓力比為：具體如下表：表3.3 各級(jí)進(jìn)排氣壓力和實(shí)際

16、壓力比級(jí)次 公稱壓力/Mpa壓力損失實(shí)際壓力/Mpa實(shí)際壓力比0.10.360.361.50.050.030.0750.0550.0950.34920.3871.5834.074.53活塞力的計(jì)算 首先計(jì)算蓋側(cè)和軸側(cè)活塞的工作面積見表3.4；止點(diǎn)氣體力計(jì)算見表3.5表3.4蓋側(cè)和軸側(cè)活塞工作面積級(jí)次蓋側(cè)/ m2軸測(cè)/0.006360.002830.00570.0021表3.5止點(diǎn)氣體力計(jì)算列次內(nèi)止點(diǎn)外止點(diǎn)-3.10.計(jì)算軸功率并選配電機(jī)各級(jí)指示功率為總的指示功率為取機(jī)械效率，所以軸功率為取電機(jī)功率余度為10則電機(jī)功率取40KW4 壓縮機(jī)動(dòng)力計(jì)算4.1 .已知條件和數(shù)據(jù)根據(jù)第一部分熱力計(jì)算的結(jié)果

17、，得出所用數(shù)據(jù)如下所示：活塞行程：s = 100mm轉(zhuǎn) 速：n = 1440轉(zhuǎn)/分4.2 壓縮機(jī)各級(jí)汽缸氣體力指示圖設(shè)計(jì)的壓縮機(jī)為單缸作用兩級(jí)壓縮機(jī)，各級(jí)汽缸參數(shù)及力學(xué)情況已知，則相應(yīng)一些部分可以簡(jiǎn)化，作汽缸的動(dòng)力計(jì)算。現(xiàn)用作圖法作汽缸示功圖。動(dòng)力計(jì)算基本數(shù)據(jù)表3.1蓋側(cè)活塞力級(jí)數(shù)吸氣排氣1601.7N1919.8N2336.1N3746.6N相對(duì)余隙容積 絕熱指數(shù)k=1.32由 ，查表選?。?.第一級(jí)確定設(shè)計(jì)示功圖中的力比例尺和長(zhǎng)度比例尺選取:力比例尺 ：100N/mm 長(zhǎng)度比例尺：1 mm/mm第級(jí)確定設(shè)計(jì)示功圖中的力比例尺和長(zhǎng)度比例尺選取:力比例尺 ：100N/mm 長(zhǎng)度比例尺：1mm/

18、mm4.3 .作圖法繪制綜合活塞力圖（1） 將設(shè)計(jì)示功圖展開在橫坐標(biāo)為2s的綜合活塞力圖上，縱坐標(biāo)與設(shè)計(jì)示功圖中的力的比例尺相同。（2） 按勃列克斯近似作圖法在展開的設(shè)計(jì)示功圖下方作兩個(gè)半圓找出行程s與曲柄銷轉(zhuǎn)角的關(guān)系，轉(zhuǎn)角每等份取 （3） 列出一級(jí)往復(fù)慣性力數(shù)值表曲柄半徑與連桿長(zhǎng)度比：查資料 取曲軸旋轉(zhuǎn)角速度： 曲柄銷旋轉(zhuǎn)半徑：由熱力計(jì)算數(shù)據(jù)可知最大活塞力為2.336kN,取由公式 代入數(shù)據(jù) 往復(fù)質(zhì)量在運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的往復(fù)慣性力I為： （2-3）現(xiàn)將查得與和I的值如表4.2所示表4.201.26.8219 101.1727 6.6669 201.0929 6.2130 300.9660 5.49

19、18 400.8008 4.5523 500.6081 3.4567 600.42.2740 700.1888 1.0734 80-0.0143 -0.0812 90-0.2-1.1370 100-0.3616 -2.0556 110-0.4952 -2.8153 120-0.6-3.4109 130-0.6775 -3.8516 140-0.7313 -4.1574 150-0.7660 -4.3548 160-0.7865 -4.4711 170-0.7969 -4.5301 180-0.8-4.5479 190-0.7969 -4.5301 200-0.7865 -4.4711 210-

20、0.7660 -4.3548 220-0.7313 -4.1574 230-0.6775 -3.8516 240-0.6-3.4109 250-0.4952 -2.8153 260-0.3616 -2.0556 270-0.2-1.1370 280-0.0143 -0.0812 2900.1888 1.0734 3000.42.2740 3100.6081 3.4567 3200.8008 4.5523 3300.9660 5.4918 3401.0929 6.2130 3501.1727 6.6669 3601.26.8219 （單位：N -mm）列出二級(jí)往復(fù)慣性力數(shù)值表曲柄半徑與連桿長(zhǎng)度比

21、：查資料 取曲軸旋轉(zhuǎn)角速度： 曲柄銷旋轉(zhuǎn)半徑：由熱力計(jì)算數(shù)據(jù)可知最大活塞力為6.413kN,取由公式 代入數(shù)據(jù) 往復(fù)質(zhì)量在運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的往復(fù)慣性力I為： （2-3）現(xiàn)將查得與和I的值如表4.3所示表 4.301.29.5506 101.1727 9.3337 201.0929 8.6982 300.9660 7.6885 400.8008 6.3732 500.6081 4.8394 600.43.1835 700.1888 1.5027 80-0.0143 -0.1137 90-0.2-1.5918 100-0.3616 -2.8778 110-0.4952 -3.9415 120-0.6-4

22、.7753 130-0.6775 -5.3923 140-0.7313 -5.8204 150-0.7660 -6.0967 160-0.7865 -6.2595 170-0.7969 -6.3422 180-0.8-6.3671 190-0.7969 -6.3422 200-0.7865 -6.2595 210-0.7660 -6.0967 220-0.7313 -5.8204 230-0.6775 -5.3923 240-0.6-4.7753 250-0.4952 -3.9415 260-0.3616 -2.8778 270-0.2-1.5918 280-0.0143 -0.1137 29

23、00.1888 1.5027 3000.43.1835 3100.6081 4.8394 3200.8008 6.3732 3300.9660 7.6885 3401.0929 8.6982 3501.1727 9.3337 3601.29.5506 （單位：N mm）（4）計(jì)算往復(fù)摩擦力查資料知， （2-4） 4.4 .切向力圖（1）第一級(jí)切向力曲線的繪制確定飛輪矩之前,需作出壓縮機(jī)各列的切向力圖.先求出各個(gè)曲柄轉(zhuǎn)角處的切向力值,然后以曲柄轉(zhuǎn)角為橫坐標(biāo)作出的切向力曲線稱為切向力圖.用作圖法求得的綜合活塞力通常是以行程為等分的，而切向力圖是以角度為等分的,因此,在求得各點(diǎn)的切向力之前,需將綜合

24、活塞力圖上的位移轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的轉(zhuǎn)角,然后在綜合活塞力圖上取得作用在曲柄銷上的連桿力 (分解成切向力T和徑向力R)。 式中：-代表活塞力按曲柄轉(zhuǎn)角求得的綜合活塞力乘以因子,即得轉(zhuǎn)角時(shí)的切向力值,其值可按資料活塞式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)表3-4取出。作切向力圖 以縱坐標(biāo)表示切向力,其比例尺與活塞綜合力相同,橫坐標(biāo)為按圓周長(zhǎng)的展開得到的平滑線.取240mm表示100 .由于存在旋轉(zhuǎn)摩擦力的影響，可得：選取比例尺：力比例尺： 長(zhǎng)度比例： 將橫坐標(biāo)向下移動(dòng)相當(dāng)于的距離和總切向力曲線以移動(dòng)后的新橫坐標(biāo)為計(jì)算依據(jù)。按上公式計(jì)算各點(diǎn)切向力，然后根據(jù)疊加值繪制第一級(jí)總切向力圖。第一級(jí)切向力和綜合活塞力如表4.4 表4.4 一

25、級(jí)綜合活塞力和切向力值曲柄轉(zhuǎn)角慣性力I摩擦力RsII級(jí)軸側(cè)氣體力II級(jí)蓋側(cè)氣體力綜合活塞力P切向力T06.01431.5327 0.4666-3.1664.8476 0.000 105.87771.5327 0.4712-2.9494.9326 1.025 205.47751.5327 0.4855-2.4425.0537 2.054 304.84161.5327 0.5103-1.8954.9896 2.929 404.01341.5327 0.5473-1.4434.6504 3.451 503.04751.5327 0.599-1.1094.0702 3.524 602.00481.53

26、27 0.669-0.8713.3355 3.182 700.94631.5327 0.7627-0.7182.5237 2.537 80-0.07161.5327 0.8876-0.7181.6307 1.663 90-1.00241.5327 1.0544-0.7180.8667 0.867 100-1.81221.5327 1.2778-0.7180.2803 0.266 110-2.4821.5327 1.5782-0.718-0.0891 -0.078 120-3.00711.5327 1.982-0.718-0.2104 -0.164 130-3.39571.5327 2.0579

27、-0.718-0.5231 -0.349 140-3.66531.5327 2.0579-0.718-0.7927 -0.431 150-3.83921.5327 2.0579-0.718-0.9666 -0.399 160-3.94181.5327 2.0579-0.718-1.0692 -0.297 170-3.99381.5327 2.0579-0.718-1.1212 -0.156 180-4.00951.5327 2.0579-0.718-1.1369 0.000 190-3.9938-1.5327 1.9574-0.722-4.2911 0.598 200-3.9418-1.532

28、7 1.7038-0.736-4.5067 1.251 210-3.8392-1.5327 1.3942-0.761-4.7387 1.957 220-3.6653-1.5327 1.1039-0.797-4.8911 2.658 230-3.3957-1.5327 0.8649-0.848-4.9115 3.273 240-3.0071-1.5327 0.6803-0.917-4.7765 3.717 250-2.482-1.5327 0.5417-1.01-4.4830 3.919 260-1.8122-1.5327 0.4666-1.134-4.0123 3.811 270-1.0024

29、-1.5327 0.4666-1.302-3.3705 3.370 280-0.0716-1.5327 0.4666-1.531-2.6687 2.721 2900.9463-1.5327 0.4666-1.848-1.9678 1.978 3002.0048-1.5327 0.4666-2.291-1.3523 1.290 3103.0475-1.5327 0.4666-2.917-0.9356 0.810 3204.0134-1.5327 0.4666-3.166-0.2187 0.162 3304.8416-1.5327 0.4666-3.1660.6095 -0.358 3405.47

30、75-1.5327 0.4666-3.1661.2454 -0.506 3505.8777-1.5327 0.4666-3.1661.6456 -0.342 3606.0143-1.5327 0.4666-3.1661.7822 0.000 第二級(jí)切向力曲線的繪制按中公式計(jì)算各點(diǎn)切向力，然后根據(jù)疊加值繪制第二級(jí)總切向力圖。第二級(jí)切向力和綜合活塞力如表4.5表4.5二級(jí)綜合活塞力和切向力值曲柄轉(zhuǎn)角慣性力I摩擦力RsII級(jí)軸側(cè)氣體力II級(jí)蓋側(cè)氣體力綜合活塞力P切向力T06.01431.26780.4666-3.1664.58270.000105.87771.26780.4712-2.9494.66

31、770.970205.47751.26780.4855-2.4424.78881.946304.84161.26780.5103-1.8954.72472.774404.01341.26780.5473-1.4434.38553.254503.04751.26780.599-1.1093.80533.294602.00481.26780.669-0.8713.07062.929700.94631.26780.7627-0.7182.25882.27080-0.07161.26780.8876-0.7181.36581.39390-1.00241.26781.0544-0.7180.60180.

32、602100-1.81221.26781.2778-0.7180.01540.015110-2.4821.26781.5782-0.718-0.3540-0.309120-3.00711.26781.982-0.718-0.4753-0.370130-3.39571.26782.0579-0.718-0.7880-0.525140-3.66531.26782.0579-0.718-1.0576-0.575150-3.83921.26782.0579-0.718-1.2315-0.509160-3.94181.26782.0579-0.718-1.3341-0.370170-3.99381.26

33、782.0579-0.718-1.3861-0.193180-4.00951.26782.0579-0.718-1.40180.000190-3.9938-1.26781.9574-0.722-4.02620.561200-3.9418-1.26781.7038-0.736-4.24181.177210-3.8392-1.26781.3942-0.761-4.47381.848220-3.6653-1.26781.1039-0.797-4.62622.514230-3.3957-1.26780.8649-0.848-4.64663.096240-3.0071-1.26780.6803-0.91

34、7-4.51163.510250-2.482-1.26780.5417-1.01-4.21813.688260-1.8122-1.26780.4666-1.134-3.74743.560270-1.0024-1.26780.4666-1.302-3.10563.106280-0.0716-1.26780.4666-1.531-2.40382.4512900.9463-1.26780.4666-1.848-1.70291.7123002.0048-1.26780.4666-2.291-1.08741.0373103.0475-1.26780.4666-2.917-0.67070.5813204.

35、0134-1.26780.4666-3.1660.0462-0.0343304.8416-1.26780.4666-3.1660.8744-0.5133405.4775-1.26780.4666-3.1661.5103-0.6143505.8777-1.26780.4666-3.1661.9105-0.3973606.0143-1.26780.4666-3.1662.04710.000總切向力曲線的繪制將第一級(jí)和第二級(jí)的切向力疊加如表4.6表4.6曲柄轉(zhuǎn)角切向力T切向力T總切向力0000101.0250.971.995202.0541.9464302.9292.7745.703403.4513

36、.2546.705503.5243.2946.818603.1822.9296.111702.5372.274.807801.6631.3933.056900.8670.6021.4691000.2660.0150.281110-0.078-0.309-0.387120-0.164-0.37-0.534130-0.349-0.525-0.874140-0.431-0.575-1.006150-0.399-0.509-0.908160-0.297-0.37-0.667170-0.156-0.193-0.3491800001900.5980.5611.1592001.2511.1772.42821

37、01.9571.8483.8052202.6582.5145.1722303.2733.0966.3692403.7173.517.2272503.9193.6887.6072603.8113.567.3712703.373.1066.4762802.7212.4515.1722901.9781.7123.693001.291.0372.3273100.810.5811.3913200.162-0.0340.128330-0.358-0.513-0.871340-0.506-0.614-1.12350-0.342-0.397-0.739360000二級(jí)切向力總切向力一級(jí)切向力5 .壓縮機(jī)零部件

38、設(shè)計(jì)5.1 曲軸設(shè)計(jì)5.1.1 曲軸設(shè)計(jì)基本原則1.曲軸的軸頸要有適當(dāng)?shù)某叽纾古溆玫妮S承能有勝利的負(fù)荷能力；2.曲軸要有足夠的強(qiáng)度，以承受交變彎曲與交變扭轉(zhuǎn)的聯(lián)合作用。曲軸的各危險(xiǎn)斷面，尤其是高度應(yīng)力集中現(xiàn)象存在的軸頸和曲柄過(guò)度圓角處，要進(jìn)行強(qiáng)度校核。3.曲軸要有足夠的剛度。軸頸偏轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過(guò)許用值以保證軸承可靠地工作。在采用懸掛電動(dòng)結(jié)構(gòu)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子中心的撓度不應(yīng)超過(guò)許用值，以保證電機(jī)正常工作。5.1.2 曲軸機(jī)構(gòu)尺寸的計(jì)算1.曲柄銷的直徑式中 P最大活塞力（N）根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)選定曲柄銷的直徑為2.主軸頸直徑 計(jì)算主軸頸選定直徑為38mm。3.軸頸長(zhǎng)度軸頸長(zhǎng)度要與軸承寬度相適應(yīng)，在非定位軸處，

39、軸頸直圓柱部分要的長(zhǎng)度要比軸承寬度適當(dāng)大些，使軸頸與軸承沿軸線方向有相互常動(dòng)的余地，以適應(yīng)制造偏差和曲柄熱膨脹的影響。4.曲柄厚度 5.曲柄寬度 5.2 連桿的計(jì)算步驟 連桿大頭軸瓦的計(jì)算 連桿小頭軸瓦的計(jì)算 連桿的計(jì)算 連桿螺栓的計(jì)算5.1.1 主要尺寸計(jì)算序號(hào)名稱代號(hào)單位公式參數(shù)的選擇和計(jì)算說(shuō)明1最大活塞力PN3746由圖知2曲柄半徑Rmm已知S=1003連桿長(zhǎng)度Lmm已知4大頭孔直徑mm60查表得5曲柄銷直徑Dmm35已知6小頭襯套直徑dmm35查表得7小頭襯套寬度bmm查表得8小頭襯套厚度Smm9小頭孔直徑mm10桿體之間直徑mm11近小頭處桿體直徑mm12近大頭處桿體直徑mm13連桿

40、寬度Bmm14桿體中間面積mm15大頭處截面A-A面積16截面A-A處厚度mm17小頭截面B-B面積18截面B-B處厚度mm19小頭處截面C-C面積20截面C-C的厚度mm21連桿螺栓直徑cm1.6查表得22兩螺栓間距離mm11023螺栓在大頭體內(nèi)長(zhǎng)度mm24螺栓在大頭蓋內(nèi)長(zhǎng)度mm5.1.2 連桿的計(jì)算序號(hào)名稱代號(hào)單位公式參數(shù)的選擇與計(jì)算說(shuō)明1小頭襯套比壓PMpa2桿件慣性半徑cm3柔度4桿件拉壓應(yīng)力5系數(shù)CC=查表得6慣性矩7連桿擺動(dòng)平面縱彎應(yīng)力8桿體的長(zhǎng)度cm9慣性矩10垂直于連桿擺動(dòng)平面縱彎應(yīng)力11在連桿擺動(dòng)平面總應(yīng)力12垂直于連桿擺動(dòng)平面總應(yīng)力13大頭蓋截面處抗彎截面模數(shù)14截面A-A

41、彎曲應(yīng)力15小頭處截面C-C抗彎截面模數(shù)16小頭側(cè)壁中心距cm17截面C-C彎曲應(yīng)力18截面D-D彎應(yīng)力19截面D-D拉應(yīng)力20截面D-D總應(yīng)力21連桿大頭薄壁瓦過(guò)盈力22連桿螺栓預(yù)緊力T23扳手上的扭矩M24螺栓軸向力Q25每個(gè)螺栓拉應(yīng)力26螺栓拉扭截面系數(shù)27系數(shù)查手冊(cè)28剪切應(yīng)力29每個(gè)螺栓總應(yīng)力30安全系數(shù)n31動(dòng)載荷最大應(yīng)力32動(dòng)載荷最小應(yīng)力33應(yīng)力幅34對(duì)稱循環(huán)抗拉疲勞極限查手冊(cè)附錄三35應(yīng)力集中系數(shù)查手冊(cè)36尺寸系數(shù)查手冊(cè)37應(yīng)力循環(huán)對(duì)稱系數(shù)查手冊(cè)附錄三38應(yīng)力幅安全系數(shù) 39最大應(yīng)力安全系數(shù) 6 連桿加工工藝規(guī)程6.1 連桿加工技術(shù)要求連桿是重要零件，加工不正確會(huì)使大頭軸瓦、小頭襯套、曲軸主軸瓦、活塞與氣缸或十字頭與滑道等摩擦性質(zhì)變壞，